Введение к работе
Актуальность диссертационного исследования. В настоящее время известно более 10 млн. химических веществ (по некоторым оценкам около 15 млн.), из которых более 50 тыс. представляют опасность для человека, флоры и фауны. Среди многочисленных веществ, загрязняющих биосферу, тяжелые металлы (ТМ) рассматриваются как наиболее опасные, так как выделяются распространенностью, высокой токсичностью, а многие из них и способностью к накоплению в живых организмах. В определенных количествах они являются необходимыми микроэлементами для функционирования растений, животных и человека. С другой стороны, тяжёлые металлы и их соединения могут оказывать негативное воздействие на организм человека, способны накапливаться в тканях, вызывая ряд заболеваний. В связи с этим необходим постоянный систематический контроль за уровнем содержания ТМ в объектах окружающей среды.
Основными источниками загрязнения почв ТМ являются: их орошение водами с повышенным содержанием ТМ; внесение твердых осадков бытовых сточных вод в почвы в качестве удобрения; вторичное загрязнение вследствие выноса металлов из отвалов рудников или металлургических предприятий водными или воздушными потоками; поступление больших количеств ТМ при постоянном внесении высоких доз органических, минеральных удобрений и пестицидов, содержащих тяжелые металлы.
Избыток или недостаток тех или иных химических элементов приводит к формированию региональных геохимических аномалий, которые так или иначе воздействуют на растения, животных, человека, способствуя развитию эндемических заболеваний. В связи с изложенным всесторонний анализ распределения валовых форм тяжелых металлов в почвах любого региона представляет собой актуальную задачу. В данном отношении исследуемый регион является недостаточно изученным.
Объект исследования - тяжелые металлы в почвах Костромской области.
Предметом исследования является оценка загрязненности тяжелыми металлами почвенного покрова, как депонирующей среды.
Цель диссертационного исследования - выявление особенностей распределения и оценка содержания валовых форм тяжелых металлов в почвенном покрове субъекта РФ, а также установление взаимосвязи между содержанием валовых форм тяжелых металлов в почвах и эндемическими заболеваниями населения.
Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:
обследовать почвы (отобрать их пробы и провести инструментальное определение в них содержания тяжелых металлов);
обосновать условно фоновый район области по содержанию тяжелых металлов;
- провести сравнительную оценку загрязненности почв различных районов
субъекта РФ по содержанию тяжелых металлов;
- выявить приоритетные загрязняющие металлы в почвах различных
территорий;
- выявить количественные соотношения между содержанием тяжелых металлов
в почвах и их кларками;
разработать алгоритм прогнозирования содержания тяжелых металлов в почвах;
- провести сравнительную оценку заболеваемости населения в корреляционной
связи с содержанием тяжелых металлов в почвах (наличие или отсутствие
эндемических заболеваний).
Защищаемые положения:
- идентификация условно фонового района по содержанию тяжелых металлов в
почвенном покрове с учетом минимальной величины коэффициента
антропогенного воздействия;
алгоритм прогнозирования содержания тяжелых металлов в почвах, базирующийся на математико-статистической обработке количественных соотношений между содержанием тяжелых металлов в почвах и их кларками;
особенности содержания и распределения тяжелых металлов в почвах исследуемого региона.
Научная новизна работы:
разработан алгоритм прогнозирования содержания тяжелых металлов в почвах;
установлено, что, в соответствии с правилом Оддо-Гаркинса, содержание четных химических элементов в почвах исследуемой территории выше, чем содержание соседних нечетных химических элементов;
выявлены статистически значимые количественные соотношения между содержанием тяжелых металлов в почвах обследованных районов Костромской области и заболеванием населения.
Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в разработке алгоритма прогнозирования содержания металлов в почвах.
Выявленные аналитические зависимости между содержанием металлов в почвах и их кларками могут быть использованы для прогнозирования содержания тех металлов, для которых определения не проводились.
Практическая значимость. Выявленные закономерности распределения и содержания тяжелых металлов в почвах важны для оценки степени изменения геоэкологической ситуации рассматриваемого региона. Данные исследования позволяют судить о состоянии почвенного покрова области. Материалы исследования могут быть использованы для мониторинга почв.
Достоверность научных положений и выводов обусловлена критическим анализом большого количества литературных источников, аналитическими материалами, полученными на современном сертифицированном оборудовании и применением современных методов математико-статистической обработки данных.
Апробация работы. Результаты исследования докладывались и обсуждались на: Межвузовской конференции LXI Герценовские чтения «География и смежные науки» (РГГПУ им. Герцена, Санкт-Петербург, 24-28 апреля 2008 г.), Всероссийской конференции с международным участием «Водные и наземные экосистемы: проблемы и перспективы исследований» (Вологодский государственный педагогический университет, Вологда, 24 - 28 ноября 2008г.), Всероссийской научно-методической конференции LXII Герценовские чтения «География: проблемы науки и образования» (РГГПУ им. Герцена, Санкт-Петербург, 2009г.); IX Международном семинаре «Геология, геоэкология, эволюционная география (РГГПУ им. Герцена, Санкт-Петербург, 9-10 апреля 2009г.); Ежегодной Всероссийской научно-методической конференции с международным участием LXIII Герценовские чтения «География: наука и образование» (РГГПУ им. Герцена, Санкт-Петербург, 22-24 апреля 2010г.), научных семинарах кафедры физической географии и природопользования РГПУ им. Герцена (2008-2010 гг.).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы, приложения. Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, включает 49 таблиц, 55 рисунков. Список цитируемой литературы содержит 112 публикаций.
